Cómo los intercambiadores de Accessen resisten el agua de mar arenosa y corrosiva en la central Datang Dongying de 2×1000 MW
Los problemas del agua de mar en las centrales costeras
Para un grupo costero ultrasupercrítico de carbón de 1000 MW, el agua de mar es la fuente de refrigeración evidente, porque ahorra mucha agua dulce. Pero el agua de mar es dura con los equipos. Arrastra arena y limo, sal y organismos marinos, y con el tiempo provoca una serie de problemas conocidos: los sedimentos se depositan en los canales, los iones cloruro corroen las placas y los cambios de temperatura del agua de mar en verano reducen la transferencia de calor.
Muchas centrales costeras eligen sus intercambiadores sobre todo por la superficie de intercambio y prestan poca atención al agua de mar en sí. En pocos años, los equipos pierden rendimiento, las placas se corroen y fugan, e incluso hay que parar grupos para repararlos, lo que afecta a la producción segura y estable de todo el grupo de 1000 MW.
La central Datang Dongying, en la costa de Shandong, opera dos grupos de carbón ultrasupercríticos de doble recalentamiento de 1000 MW, que entraron en servicio en 2020. La central enfría su circuito cerrado de agua de refrigeración con agua de mar y opera además un sistema de recuperación de calor que aprovecha el calor por etapas. Con ambos servicios combinados, los intercambiadores deben resistir tanto el atascamiento como la corrosión. Los ingenieros de planta suelen preguntarse por qué algunos intercambiadores de placas se atascan rápidamente con agua de mar arenosa mientras otros funcionan sin problemas durante años, y qué detalles de diseño marcan la diferencia.
Canales más anchos para reducir los depósitos
Los filtros aguas arriba ayudan, pero la primera línea de defensa contra los sedimentos es la anchura de los canales del propio intercambiador. En un intercambiador con canales estándar, la arena fina se aloja con facilidad en los huecos entre las corrugaciones de las placas. Se acumula con el tiempo y estrecha el paso: se desperdicia parte de la superficie de intercambio, la pérdida de carga no deja de aumentar y el equipo deja de alcanzar la refrigeración de diseño. La limpieza química o con chorro de agua a alta presión solo restablece el rendimiento por un tiempo, sin eliminar la causa, y la limpieza consume tiempo de parada y aumenta los costes de mantenimiento.
Para Datang Dongying, Accessen ensanchó los canales de los intercambiadores fabricados a medida para que los sedimentos se depositen menos y se aproveche toda la superficie de intercambio de diseño. El suministro incluye cuatro enfriadores de agua de refrigeración en circuito cerrado y cuatro intercambiadores de recuperación de calor en ese mismo circuito; el mayor tiene una superficie de intercambio de 1570 m², dimensionada para las cargas térmicas de grupos de 1000 MW. Con estos canales, los sedimentos en suspensión salen del intercambiador con el flujo en lugar de depositarse, las limpiezas son menos frecuentes y el sistema de recuperación de calor sigue aportando su ahorro energético.
Placas de titanio para resistir la corrosión a largo plazo
El alto contenido de cloruros del agua de mar es la principal causa de corrosión de los metales. Las placas de acero al carbono o de acero inoxidable común en contacto con el agua de mar sufren corrosión por picaduras y por resquicios, que puede llegar a perforar una placa. Una fuga interna deja entrar agua de mar en el circuito de agua desmineralizada, lo que amenaza directamente la caldera, la turbina de vapor y otros equipos principales. Cambiar placas con frecuencia es caro, y el propio trabajo deja el grupo fuera de servicio, algo muy costoso para una central térmica que debe funcionar de forma continua.
En el lado del agua de mar, Accessen utiliza placas de titanio, con una vida de diseño frente a la corrosión de hasta 20 años, acorde con los largos ciclos de operación de los grupos ultrasupercríticos de doble recalentamiento. El titanio resiste muy bien el ataque de los cloruros y la erosión del agua de mar, lo que reduce el riesgo de fugas en las placas. Cuando el agua de mar se calienta en verano, los intercambiadores siguen transfiriendo calor de forma estable, sin una caída brusca de la capacidad de refrigeración. Así el circuito cerrado de agua de refrigeración se mantiene estable y el sistema de recuperación de calor puede seguir aprovechando el calor sobrante del grupo, lo que ayuda a la central a cumplir sus objetivos de ahorro de carbón y de emisiones.
Lecciones para los proyectos de centrales costeras
Como equipos auxiliares de refrigeración y recuperación de calor, los intercambiadores determinan directamente si los objetivos de ahorro energético de una central se cumplen en la práctica. En Datang Dongying, la combinación de canales ensanchados y placas de titanio ha resuelto los dos problemas clásicos del servicio con agua de mar: los depósitos de sedimentos y la corrosión.
Los proyectos costeros nuevos o renovados suelen comparar los intercambiadores solo por la superficie de intercambio y pasan por alto los riesgos ocultos del fluido. Para el agua de mar, la superficie es solo el punto de partida. El diseño de los canales contra los depósitos, la resistencia a la corrosión del agua de mar y un rendimiento estable en todo el rango de carga son igual de importantes. Solo cuando los intercambiadores están adaptados al agua de mar puede el sistema de recuperación de calor seguir en servicio y convertir el calor residual en un ahorro energético real.